冻融循环作用下土体水热变化特性及滞回机理研究
发布时间：2024-02-20 07:20
对于盐渍化季节性冻土地区土体,在冻融过程中会发生一系列水、热、盐等特性的变化,由此引起的冻胀、盐胀及融沉现象是造成寒区工程在施工、运营与维护过程中出现相关工程病害的主要原因。在冻融循环过程中,盐渍土水热特性的变化主要体现在导热性能、未冻水含量和相变温度等方面,同时这些基本参数在冻结和融化过程中表现出相应的滞回特性。作为冻土物理学研究的一项基础性工作,在有关土体冻结和融化过程中水热特性的变化及滞回机理研究方面,已取得了丰硕的成果。然而,已有研究较少从介质组分形状及结构配置角度来考虑岩土体在未冻和已冻条件下的导热性能;在土体冻结特征模型方面,部分模型仅能较好地评价特定情况下土-水系统中未冻水含量随温度的变化关系,且一些模型在土体初始冻结温度附近不可导或不连续;较少地从理论上分析盐渍土融化温度,缺乏从孔隙结构和电解质效应的角度对滞回现象进行探讨,且没有对这种冻融循环滞回进行定量解释;对于含复盐盐渍土,在冻结和融化过程中可动流体、束缚流体和总的未冻水含量随温度的变化规律研究相对较少。因此,本文重点研究不含盐土与含盐土在冻结和融化过程中出现的水热特性变化及相关滞回机理。以青藏高原粉质黏土、兰州粉...
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 冻融循环作用下岩土材料导热性能研究现状
1.2.2 冻结作用下土体中水分特性研究现状
1.2.3 冻融循环作用下盐渍土冻融及滞回特性研究现状
1.3 论文主要研究内容及技术路线
1.3.1 论文主要研究内容
1.3.2 论文技术路线
1.4 论文创新点
第二章 冻融循环作用下岩土材料导热性能研究
2.1 引言
2.2 试验方法
2.2.1 材料和样品制备
2.2.2 试验设备和条件
2.3 导热过程理论分析
2.3.1 导热模型描述
2.3.2 模型评价参数
2.4 结果验证与讨论
2.4.1 新模型对形状因子敏感性分析
2.4.2 未冻条件下多孔介质导热性能预测
2.4.3 正冻条件下多孔介质导热性能预测
2.5 本章小结
第三章 冻结作用下土体中未冻水含量特性研究
3.1 引言
3.2 冻结特性研究
3.3 土体冻结特征曲线形状
3.3.1 未冻孔隙中未冻水含量
3.3.2 正冻孔隙中未冻水含量
3.4 土体冻结特征模型
3.5 模型参数分析与通用性讨论
3.5.1 冻结特征模型参数敏感性分析
3.5.2 冻结特征模型验证与讨论
3.6 本章小结
第四章 冻融循环作用下氯化盐渍土冻融特征
4.1 引言
4.2 试验方法
4.2.1 材料和样品制备
4.2.2 试验设备和条件
4.3 相变温度理论分析
4.3.1 孔隙溶液冻结温度理论推导
4.3.2 多孔介质融化温度理论推导
4.3.3 土-水系统冻融循环滞回系数
4.4 模型预测结果验证
4.4.1 模型参数分析与讨论
4.4.2 冻结温度预测与验证
4.4.3 融化温度预测与验证
4.4.4 冻融循环滞回系数预测与验证
4.5 模型对孔隙形状敏感性分析及滞回机理讨论
4.6 本章小结
第五章 冻融循环作用下Na2SO4-NaCl盐渍土冻融特征和滞回特性研究
5.1 引言
5.2 试验装置与条件
5.2.1 试验装置
5.2.2 试验材料与试样制备
5.2.3 试验过程与条件
5.3 盐渍土孔隙溶液冻融理论分析
5.3.1 核磁共振和弛豫基本原理
5.3.2 Pitzer离子模型
5.4 试验结果与分析
5.4.1 正温条件下首点信号值变化规律
5.4.2 未冻水含量随温度变化规律
5.4.3 核磁共振T2分布
5.4.4 T2谱面积分析
5.4.5 吸附水与自由水界限T2值确定
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 问题与展望
参考文献
作者简历
致谢
本文编号：3904033
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
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中文摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 冻融循环作用下岩土材料导热性能研究现状
1.2.2 冻结作用下土体中水分特性研究现状
1.2.3 冻融循环作用下盐渍土冻融及滞回特性研究现状
1.3 论文主要研究内容及技术路线
1.3.1 论文主要研究内容
1.3.2 论文技术路线
1.4 论文创新点
第二章 冻融循环作用下岩土材料导热性能研究
2.1 引言
2.2 试验方法
2.2.1 材料和样品制备
2.2.2 试验设备和条件
2.3 导热过程理论分析
2.3.1 导热模型描述
2.3.2 模型评价参数
2.4 结果验证与讨论
2.4.1 新模型对形状因子敏感性分析
2.4.2 未冻条件下多孔介质导热性能预测
2.4.3 正冻条件下多孔介质导热性能预测
2.5 本章小结
第三章 冻结作用下土体中未冻水含量特性研究
3.1 引言
3.2 冻结特性研究
3.3 土体冻结特征曲线形状
3.3.1 未冻孔隙中未冻水含量
3.3.2 正冻孔隙中未冻水含量
3.4 土体冻结特征模型
3.5 模型参数分析与通用性讨论
3.5.1 冻结特征模型参数敏感性分析
3.5.2 冻结特征模型验证与讨论
3.6 本章小结
第四章 冻融循环作用下氯化盐渍土冻融特征
4.1 引言
4.2 试验方法
4.2.1 材料和样品制备
4.2.2 试验设备和条件
4.3 相变温度理论分析
4.3.1 孔隙溶液冻结温度理论推导
4.3.2 多孔介质融化温度理论推导
4.3.3 土-水系统冻融循环滞回系数
4.4 模型预测结果验证
4.4.1 模型参数分析与讨论
4.4.2 冻结温度预测与验证
4.4.3 融化温度预测与验证
4.4.4 冻融循环滞回系数预测与验证
4.5 模型对孔隙形状敏感性分析及滞回机理讨论
4.6 本章小结
第五章 冻融循环作用下Na2SO4-NaCl盐渍土冻融特征和滞回特性研究
5.1 引言
5.2 试验装置与条件
5.2.1 试验装置
5.2.2 试验材料与试样制备
5.2.3 试验过程与条件
5.3 盐渍土孔隙溶液冻融理论分析
5.3.1 核磁共振和弛豫基本原理
5.3.2 Pitzer离子模型
5.4 试验结果与分析
5.4.1 正温条件下首点信号值变化规律
5.4.2 未冻水含量随温度变化规律
5.4.3 核磁共振T2分布
5.4.4 T2谱面积分析
5.4.5 吸附水与自由水界限T2值确定
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 问题与展望
参考文献
作者简历
致谢
本文编号：3904033
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